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電爐冶煉不銹鋼工藝最優(yōu)化（之二）
發(fā)布日期：2011/5/18 19:21:11 已閱讀：1264 次
噴氧期間元素氧化監(jiān)測：
該研究利用廢氣和爐渣分析結果研究精煉期間元素的氧化過程。A點廢氣分析證實，溫度、濃度和體積流量在爐子徑向分布極不均勻。因此，只有利用B點的廢氣分析結果才能準確監(jiān)測元素的氧化。此外，利用B點的廢氣分析得到的CO2含量為基礎監(jiān)測參數有利準確監(jiān)測，因為B點的CO含量接近于零值。
因為模擬僅僅以熱力學平衡條件為基礎，可見模擬結果和實測分析結果之間存在著明顯的差別。以熱力學為基礎的模擬結果表明，直到第一個臨界點到達時仍無碳氧化。其實，廢氣分析表明，在達到第一臨界點時碳的氧化雖不強烈，但早已開始。差別是因為元素氧化不僅取決于熱力學條件，還與其它許多過程有關。例如，與質量和熱量傳輸、流動機理和動力學條件等。此外，溫度和元素分布不均也造成差別，特別是精煉期氧分布不均所致。實踐證明，噴氧區(qū)的溫度越高、噴氧濃度越高，碳的氧化越強烈。噴吹區(qū)的大小取決于氧槍位置、氧氣的質量流量、鋼液密度及其化學成分。
然而，模擬結果與分析結果仍然存在著相似性。例如，廢氣分析結果與模擬結果均指出，碳的強烈氧化發(fā)生在噴氧中期。廢氣分析證實同樣存在著兩個臨界點。碳開始強烈氧化是在噴氧到達第一臨界點在噴氧量為3.4kgO2/t鋼之后，即相當于模擬結果的噴氧量為4.6kgO2/t鋼，硅強烈氧化末期。第二臨界點在噴氧量為10.5kgO2/t鋼，與模擬結果的脫碳速度開始降低、噴氧量為18.1kgO2/t鋼相當。
分析表明，硅的強烈氧化是在噴氧的早期階段。液相質量傳輸決定著早期噴氧階段的脫硅速度。在此階段，脫硅速度取決于每個反應位置的表面積（A），鋼液密度（P），鋼液重量（W），每一個反應位置的硅傳輸系數（K），鋼液中的硅含量（WT%）和鋼液中接近于零的硅平衡含量（WT%）。
因此，強化反應條件，例如鋼液良好混合，增大硅和氧之間的接觸面積是判斷這個時期鋼液脫硅速度的重要條件。
中期脫碳速度與噴氧量成線性關系，因為這時的脫碳速度受化學反應控制。噴氧量達到第二個臨界點后，脫碳速度隨著噴氧量的增加而降低。這說明過剩氧量的脫碳作用很小，這是由于碳在鋼液中的濃度降到臨界點以下，使碳的活性已經變得很低的緣故。末期脫碳速度降低是由于鋼液中碳含量的降低，這是脫碳動力學驅動力不足的原因。
末期，碳的質量傳輸控制脫碳。脫碳速度取決于鋼液中的含碳量，特殊反應位置的質量傳輸系數（K）以及接近于零的平衡碳含量。
在缺碳條件下，氧氣氧化鉻和鐵。這時可減少10%的噴氧量，即相當于降低氧消耗1.5kgO2/t。
脫碳末期，可噴入氬氣促使鋼液內部良好混合以強化脫碳。此外，噴入氬氣還可降低鋼液中的平衡碳濃度水平，提高脫碳速度。
到達第二臨界點后停止噴氧，可節(jié)約氧氣的消耗，還可使鐵和鉻的氧化降至最低。因為脫碳末期FeO和Cr2O3的生成變得更強烈。通過回歸分析后發(fā)現，直線截距為0.7kg/t可知，雖然早期和中期鐵的氧化不嚴重，但已經開始氧化。末期開始前，由于Cr2O3回歸直線的截距較高（12.3kg/t，可見這時鉻的氧化比鐵氧化更強烈，計算結果也與模擬結果一致。
實踐與分析指出，鉻的氧化與鐵略有不同。即鐵氧化表明渣中一氧化鐵含量與末期噴氧過剩量之間存在著關系。有研究報導，鋼液中鉻的活性與鋼液中鉻的含量成非線性關系。超過最佳鉻含量，鉻的活性與鉻在鋼液中的含量成負相關。
在第二臨界點中止，噴氧不僅可防止鉻和鐵的進一步氧化，還可使鉻被鋼渣界面間的一氧化鐵氧化造成的損失減至最小，同時改善氧化鉻的還原效率。
永久性的廢氣分析裝置：
通過在電爐除塵系統(tǒng)中安裝永久性廢氣分析裝置，成功開發(fā)了一套動態(tài)實時工藝控制裝置。它可將在B點的廢氣中的CO2含量，直觀地顯示在計算機屏幕上，以便到達第二臨界點后。B點的CO2含量顯示降低時電爐操作者能夠及時中止噴氧。此系統(tǒng)除了可用于電爐，還可用于其它與此相關的脫碳工藝，例如，還可用于氧氣頂吹轉爐（BOF），氬氧脫碳爐（AOD）和真空吹氧脫碳爐（VOD）。
應用廢氣分析系統(tǒng)可直接減少鐵和鉻的氧化，提高金屬收得率，增加鋼產量，有利于降低噸鋼電耗，節(jié)約氧氣，減少石灰和硅鐵用量。
DEW鋼廠在熱力學模擬實驗和爐渣、鋼液與廢氣分析的基礎上，成功開發(fā)出一套用于電爐煉鋼監(jiān)測爐內各元素氧化的廢氣分析裝置。實驗證明，它不僅可監(jiān)測和掌控爐內元素氧化，且能使爐子冶煉不銹鋼時實現最大的硅、碳氧化和最小的鐵、鉻氧化。從而有效縮短冶煉時間，噴氧時最大限度減少貴重金屬損失，有利于增加金屬收得率和爐子生產率，全面提高電爐冶煉不銹鋼的經濟效益。北京物資回收網 cqstjd.cn
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